Tecnología genial para casi duplicar los datos del espacio profundo


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13/10/2021
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Una actualización de las tres antenas de espacio profundo de 35 metros de la ESA aumentará el retorno de datos científicos en un 40% al enfriar la ‘alimentación de la antena’ a solo 10 grados por encima de la temperatura más baja posible en el Universo.

¿Porque es esto importante?

Las estaciones terrestres de la ESA nos ayudan a chocar algunas de las cuestiones científicas más importantes. Se utilizan para enviar instrucciones a naves espaciales a través del Sistema Solar y recibir los datos que recopilan a través de un «enlace descendente».

La demanda de capacidad de enlace descendente de las estaciones es más alta que nunca. En los próximos años, la Agencia se está preparando para lanzar nuevas naves espaciales más profundamente en nuestro Sistema Solar y apoyar misiones de un número cada vez mayor de agencias espaciales asociadas.

¿Cuáles son las actualizaciones?

Para aumentar la capacidad del enlace descendente, debe construir nuevas antenas o mejorar el rendimiento de las existentes. La ESA está haciendo ambas cosas.

Mientras que una antena de espacio profundo nueva y muy necesaria siendo construido en Australia, es importante – y económico – exprimir el máximo rendimiento de los platos preexistentes como podamos. Una serie de actualizaciones en la red de estaciones terrestres de la ESA están logrando precisamente eso:

Nueva «alimentación de antena» enfriada criogénicamente para Estrack
  • La alimentación de la antena, la tecnología que conecta la antena física al transmisor y receptor electrónico, en las tres antenas de espacio profundo de 35 metros de la ESA se está enfriando a solo 10 grados por encima del cero completo (aproximadamente -263 ° C).
  • Las actualizaciones actuales aumentarán la cantidad de datos que se pueden descargar desde la nave espacial hasta en un 40%, lo que permitirá recibir más imágenes de alta definición del Sol desde Orbitador solar durante una ventana de comunicación, por ejemplo.
  • Las actualizaciones futuras en bandas de frecuencia más altas significarán un aumento del 80% más de datos que se pueden descargar, ¡eso es casi el doble de los datos del espacio profundo que llegan a Darmstadt!
  • Esta inteligente tecnología también aumentará la sensibilidad de las antenas de espacio profundo de la ESA, ampliando su alcance para respaldar futuras misiones de la ESA que se aventuren hasta Urano y Neptuno.

“Con estas actualizaciones, la ESA está superando los límites de lo que es técnicamente posible y permite a los científicos explorar nuevos mundos y recopilar cantidades de datos sin precedentes”, dice Stéphane Halté, ingeniero de la estación terrestre de la ESA a cargo del proyecto junto con Filippo Concaro.

«Las actualizaciones han llegado en el momento adecuado», dice Andrea Accomazzo, Jefe de Misiones de Exploración y Sistema Solar en el centro de operaciones espaciales de la ESA en Darmstadt. “Nos brindan el rendimiento que necesitamos para aliviar la alta demanda en nuestra red de seguimiento y continuar brindando el más alto estándar de retorno de datos para un número cada vez mayor de científicos”.

Los detalles:

Nuevo hardware refrigerado criogénicamente para Estrack
  • La integración de la primera nueva antena de alimentación crioenfriada se completó en mayo de 2021 en la ESA Estación Cebreros en España.
  • La actualización en Cebreros mejora la velocidad a la que se pueden procesar los datos en frecuencias de banda X hasta en un 40%.
  • ESA Estación de Malargüe recibirá la misma actualización de alimentación de banda X en 2022 junto con una nueva alimentación enfriada por criografía de ‘banda Ka’, donde el aumento esperado de la tasa de datos será de hasta el 80%. Esto beneficiará enormemente a misiones existentes como Bepicolombo y próximas misiones como Jugo. La antena en Nueva Norcia recibirá la actualización en una fecha posterior.
  • El enfriamiento de la electrónica de alimentación minimiza los efectos del «ruido térmico», lo que permite recibir señales más débiles. Por debajo de 10 K, las impurezas en los metales utilizados en la electrónica comienzan a limitar los beneficios de un enfriamiento adicional.
  • Los piensos crioenfriados son fabricados por la empresa francesa Espacio Calisto, que recibió financiación de la ESA durante los cinco años de desarrollo de la tecnología. Empresa canadiense Calian realiza la integración de la nueva tecnología en las antenas.
  • La tecnología se probó en las instalaciones de prueba de transmisores de alta potencia de la NASA en 2019 en Goldstone, California, con una potencia de 30 kilovatios, aproximadamente equivalente a la potencia de 30 000 teléfonos móviles en uso al mismo tiempo.
  • Se ha desarrollado una tecnología específica de semiconductores de ruido ultrabajo con socios universitarios (Universidad de Chalmers y ETH Zúrich) para alcanzar el máximo rendimiento de ruido. La misma tecnología se utiliza hoy en día para el desarrollo de computadoras cuánticas. Este es un ejemplo en el que el desarrollo de la tecnología de la ESA puede respaldar a la comunidad científica en general y respaldar la competitividad de las empresas europeas.

Actualizaciones menos interesantes de la red Estrack

Estación de seguimiento de Kourou

No tan guay, pero igualmente necesario, los platos más pequeños de la ESA en Guayana Francesa y Suecia están obteniendo varias actualizaciones que mejoran el rendimiento, preparando toda la red de Estrack para los planes futuros de la ESA en el espacio.

En el puerto espacial de Europa en Kourou, Guayana Francesa, la antena de 15 metros de la ESA se está actualizando con nuevos ‘módems TTCP’, lo que permite velocidades de datos máximas en preparación para el futuro de la Luna, la Tierra y ‘Sin nombre‘misiones de clima espacial.

Estación de Kiruna

En Kiruna, Suecia, las dos antenas de la ESA verán una evolución en el sistema fundamental de ‘Monitoreo y control’, así como una nueva alimentación de antena y una renovación para el plato ‘Kiruna 2’ de 13 m y varias mejoras en Kiruna-1.



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